Tecnologie e metodi integrati per conoscere e proteggere il patrimonio culturale
Nell’ambito della progettazione delle opere civili, risulta di fondamentale importanza verificare l’impatto che queste possono avere su eventuali depositi archeologici ignoti, ai fini di garantire tempi certi di realizzazione. Fino ad oggi, la metodologia prevalente era l’esecuzione di indagini dirette sul campo, soprattutto mediante la realizzazione di saggi archeologici e carotaggi, con un elevato impegno in termini sia di tempi che di costi.
Si è perciò reso necessario individuare e accreditare soluzioni speditive ed efficaci, investendo sulla costruzione di un expertise interna e sulla sperimentazione di tecnologie più moderne, utili a verificare le eventuali criticità archeologiche entro tempi compatibili con quelli a disposizione e con costi contenuti.
Le prime sperimentazioni eseguite dalla Struttura Operativa Archeologia di Italferr hanno evidenziato come il potenziale informativo di tali metodologie aumenta sensibilmente quando diverse tecniche di telerilevamento vengono integrate tra loro: tale strategia può prevedere indagini aeree con sensori passivi o attivi e prospezioni geofisiche estensive. I casi dei progetti del “Collegamento con l’Aeroporto di Olbia” e del lotto 3 della linea Palermo- Catania, i cui risultati sono confluiti in pubblicazioni scientifiche, hanno ben evidenziato il ruolo dell'“archeologia preventiva senza scavo”, oramai perfettamente in grado di restituire il potenziale archeologico di un’area e di indirizzare, in presenza di anomalie, eventuali indagini dirette evitando così l’esecuzione di dispendiosi saggi sterili.
In questo contesto, la S.O. Archeologia ha ulteriormente affinato un protocollo operativo che previlegia l’utilizzo estensivo di indagini geofisiche con l’obiettivo di valutare immediatamente la compatibilità dell’opera con il patrimonio archeologico delle aree interessate.
L’innovazione apportata si basa, quindi, su due criteri principali:
- Integrazione di sensoristiche: per ridurre al minimo il margine di errore derivante dall’utilizzo di indagini non invasive, ci si avvale di letture che mettono insieme risultati provenienti da acquisizioni diverse (magnetometria, georadar, tomografia elettrica, elettromagnetismo, ARP)
- Introduzione del Proximal Sensing: Alcune sensoristiche possono essere equipaggiate su droni, il cui utilizzo consente di rilevare in tempi rapidi aree vaste e di evitare la fase di acquisizione (magnetometria, Lidar, multispettrale, termico)
La SO Archeologia è in grado di offrire servizi utilizzando in maniera singola o integrata sensori aviotrasportati con droni (Lidar, multispettrali, termici, magnetometrici) e le più tradizionali tecnologie di remote sensing terrestre (magnetometria, georadar, elettromagnetismo, tomografia elettrica).
Nello specifico le tecnologie utilizzate sono:
LiDAR (Light Detection and Ranging)
È una tecnologia che utilizza impulsi di luce laser per misurare distanze e creare mappe tridimensionali di superfici e ambienti. In pratica, un dispositivo LiDAR emette impulsi laser verso un bersaglio e misura il tempo che impiegano a tornare indietro dopo aver colpito l'oggetto. Con queste informazioni, si può calcolare con grande precisione la distanza e, combinando molte misurazioni, si ottiene una rappresentazione dettagliata dell'area analizzata. È una tecnologia molto utile in vari campi, tra cui l'archeologia dove LiDAR permette di scoprire e documentare siti e altri elementi archeologici anche sotto fitte foreste o terreni difficili da esplorare con metodi tradizionali.
Multispettrale
È un metodo che utilizza sensori capaci di catturare immagini in diverse bande dello spettro elettromagnetico, oltre alla luce visibile. In pratica, le immagini multispettrali possono evidenziare differenze sottili nella composizione del terreno, delle piante o delle strutture sotterranee che non sono visibili a occhio nudo. In archeologia questo aiuta a individuare e mappare siti anche in modo dettagliato, quando le condizioni sono favorevoli.
Termico
Il rilievo termico è uno strumento molto utile in archeologia per rilevare le variazioni di temperatura sulla superficie del terreno o di strutture sotterranee e superficiali. Questo tipo di sensore cattura le radiazioni infrarosse emesse dagli oggetti, che sono legate alla loro temperatura. In pratica, le strutture sepolte possono avere proprietà termiche diverse rispetto all'ambiente circostante.
Magnetometria
La prospezione magnetometrica è un metodo geofisico passivo ed è la tecnica di indagine più utilizzata, per rapidità di investigazione, nell’ambito della ricerca archeologica; il metodo consiste nel misurare i valori di intensità del campo magnetico terrestre o del suo gradiente e nell’analizzarne variazioni e anomalie. L’impiego del metodo magnetometrico è consigliato in archeologia quando è necessario rilevare la presenza di murature e fondazioni in mattoni o di corredo funerario fittile ma, in linea ancora più generale, quando c’è necessità di ottimizzare la qualità del risultato con le tempistiche.
Tomografia elettrica
Principio base è la resistività elettrica: la resistenza che ogni corpo oppone al passaggio della corrente elettrica. La presenza di umidità nei primi metri del sottosuolo fa sì che i terreni interessati si presentino come buoni conduttori di elettricità, al contrario di strutture compatte in pietra si presentano come dei cattivi conduttori di elettricità o isolanti. Lo strumento, solitamente composto da una coppia di elettrodi energizzanti e una coppia potenziometrici a profondità minima, misura le variazioni del campo elettrico indotto artificialmente dal terreno, analizzando le variazioni prodotte da corpi presenti nel sottosuolo con diversa resistività elettrica. Le geometrie sepolte vengono così individuate semplicemente in funzione del parametro fisico che indica tale comportamento.
Georadar
È una tecnica che, attraverso l’emissione di onde elettromagnetiche, consente di ottenere in tempo reale la “radarstratigrafia” del sottosuolo. Si basa sulla trasmissione di impulsi elettro-magnetici nel terreno e sui fenomeni di riflessione e rifrazione che essi subiscono durante la propagazione quando incontrano elementi di discontinuità geoelettrica e geometrica nel sottosuolo. In questi ultimi anni l’utilizzo delle tecniche GPR per l’individuazione delle strutture archeologiche ha avuto una sempre maggiore diffusione. Si è infatti assistito ad un notevole aumento di interesse nei confronti di questa tecnica geofisica dipendente in gran parte dall’economia dei costi e dei tempi di esecuzione, nonché dal carattere non distruttivo della indagine e dalla relativamente semplice interpretabilità dei risultati.
Elettromagnetismo
Il metodo elettromagnetico per induzione in dominio di frequenza consente di eseguire indagini non invasive di estremo dettaglio del sottosuolo. Tale tecnica permette di ottenere ottimi risultati in termini di potere risolvente spaziale e di velocità di esecuzione delle misure. La strumentazione elettromagnetica comprende coppie di bobine; in ogni coppia si distinguono una bobina primaria ed una secondaria. In campo archeologico le prospezioni elettromagnetiche risultano particolarmente efficaci nell’identificazione di eventuali strutture antropiche, interpretabili in funzione di informazioni, reperite in sito dal nostro personale tecnico o fornite da terzi, o a mezzo di verifiche tramite saggi.
Per l’elaborazione e l’interpretazione dei dati, momento cruciale di ogni attività archeologica, Italferr ha sviluppato una piattaforma dedicata dove la successione e la correlazione dei dati vengono normate con precisione, permettendo di ottenere risultati affidabili.
L’interpretazione delle mappe generate attraverso le varie tecniche di telerilevamento viene effettuata attraverso un’analisi visiva e una successiva restituzione delle tracce tramite disegno vettoriale su feature poligonali alle quali sono stati assegnati una serie di attributi relativi principalmente al tipo di traccia, al sensore da cui è estrapolata, all’interpretazione e al grado di rischio.
Questo viene compilato in una scala di valori basso – medio – alto a seconda della ripetitività della traccia nelle diverse sensoristiche, dalla sua attendibilità e dal suo inserimento nel contesto.
Considerata la grande mole di dati acquisiti, per ottimizzare la gestione dei dati, la Italferr sta sviluppando in collaborazione con altre strutture e start up universitarie uno strumento di machine learning capace di analizzare i dati geofisici raccolti con diverse metodologie e generare alert sulle anomalie rilevate dalle strumentazioni.
Al fine di validare scientificamente il metodo sono state avviate una serie di collaborazioni in ambito accademico quali: l’attivazione di un Dottorato industriale (Università del Salento), la partecipazione come organizzatori a Master Universitari di II livello (Università della Tuscia, Università di Catania) e di una scuola di Specializzazione (Università della Tuscia) e il contributo alla didattica erogata in materia di geofisica applicata all’Archeologia in numerosi Atenei Italiani (Sapienza di Roma, Federico II di Napoli, Università del Salento). Inoltre, la S.O. Archeologia, in collaborazione con la struttura specialistica Cartografia di Italferr, è stata coinvolta nel progetto “Metodologie integrate per la conoscenza e la valorizzazione del paesaggio religioso della Via Appia nel suburbio di Roma (IV-VII sec.) che ha ricevuto un finanziamento PRIN assegnato alle Università di Roma Tor Vergata e della Tuscia di Viterbo. Nell’ambito del progetto sono state effettuate indagini di remote e proximal sensing su un’area complessiva di circa 20 Ettari, i cui risultati hanno consentito di pianificare in maniera consapevole e puntuale i saggi di scavo.
Bibliografia
Pastura G., Frandi F., Carrera F.M.P., Gasperetti G., D’ Ammassa C., Manfredi E., F.Pericci 2024, Metodi integrati non invasivi per l’individuazione delle criticità archeologiche nelle VPIA. Il caso del collegamento ferroviario dell’aeroporto di Olbia, in «Spolia. Journal of medieval studies»vol. XX, n. 10 n.s., pp. 634-659
Pastura G., Frandi F., Carrera F.M.P., Gasperetti G., D’ Ammassa C. 2023, Collegamento Ferroviario Aeroporto – Stazione centrale di Olbia: una prima sperimentazione di sensoristiche integrate da drone in VPIA, «Archeomatica», Anno 15, 4/2023, pp.18-20.
Pastura G., Comedini C., Frandi F., Manfredi E., Pericci F., Sordini M. 2023a, Archeologia preventiva e infrastrutture ferroviarie in Sicilia. Indagini di remote e proximal sensing sulla nuova linea Palermo-Catania, in Analysis Archaeologica, An International Journal of Western Mediterranean Archaeology 8-2023), Roma 2017, pp. 135-150
Sitografia